KR101286590B1

KR101286590B1 - 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법

Info

Publication number: KR101286590B1
Application number: KR1020110042921A
Authority: KR
Inventors: 정병재; 이원노; 김상진; 어수방; 이시준
Original assignee: 동화홀딩스 주식회사; 동화기업 주식회사
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2013-07-22
Also published as: KR20120124956A

Abstract

본 발명은 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포름알데히드 및 증류수를 반응기 내에 투입하는 원료투입단계, 상기 반응기 내에 수산화나트륨을 투입하여 원료의 pH를 조절하는 산성도조절단계, 상기 반응기 내에 멜라민을 투입하여 혼합물을 제조하는 혼합물제조단계, 상기 반응기를 가열하는 가열단계, 상기 가열단계를 거친 반응기에 멜라민 및 우레아를 투입하여 반응시키는 축합중합단계 및 상기 축합중합단계를 거친 혼합물에 광개시제가 함유된 첨가제를 투입하는 첨가제투입단계로 이루어진다.
본 발명에 따른 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법으로 제조된 멜라민 수지는 불포화폴리에스테르도료, UV도료 및 LMP시트에 대해 우수한 부착성을 나타낸다.

Description

목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF MALAMINE RESIN HAVING EXCELLENT ADHESIVE PROPERTY TO PAINT AND VARNISH OF WOOD FINISHING}

본 발명은 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포름알데히드, 멜라민 및 첨가제가 함유되어 가구재나 마감재에 주로 사용되는 불포화폴리에스테르도료, UV도료 및 LMP시트에 대해 우수한 부착성을 나타내는 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법에 관한 것이다.

범용적으로 사용되고 있는 일반적인 가구 제품들 중 하이그로시 광택이 나는 가구는 불포화폴리에스테르 도료 또는 UV도료의 도장 공정을 통해 만들어지고 있다. 고광택 UV도장 작업은 LPM (Low Pressure Melamine)시트를 한 면만 보드에 프레스 하여 UV도장 업체에 보내면 프레스 안된 기재(Substrate) 표면을 샌딩 처리하고, 프라이머 처리한 후에, 하도도장, 중도도장, 2차샌딩 및 상도도장 등의 과정을 거쳐 제품으로 완성된다.

그 중 특히 부엌가구 전면에 사용되는 문은 90% 이상이 상기의 작업 공정을 거쳐 제조된다. 국내에 존재하는 대부분의 UV도장 업체는 규모가 작은 영세업체로 생산 설비를 제대로 갖추고 있지 않기 때문에 각 공정별로 제품을 완성시키기 위해서는 여러 개의 외부업체에 위탁을 맡겨야 하는 실정이다.

불포화폴리에스테르도료는 환경규제물질로 현재 유럽 및 선진국에서는 사용이 불가하나, 국내와 일부 동남아 국가에서 가격이 저렴하다는 이유로 생산되고 있으나, 그 수요는 점차 줄어들고 있는 실정이다.

전술한 문제점으로 인해 영세한 업체들은 자금회전, 납기일, 운송비용, 마진 및 인건비 등으로 여러 부문에서 손해를 감수해야 하는 실정이며, 작업공정이 복잡하기 때문에, 제품의 디자인이 제한되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 불포화폴리에스테르도료, UV도료 및 LPM(Low Pressure Melamine)시트 등에 대해 우수한 부착성을 나타내는 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 UV도장 작업시에 화장판 표면을 샌딩, 프라이머처리, 하도도장, 중도 도장 및 중도샌딩할 필요가 없고, 별도의 첨가제를 배합할 필요가 없는 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고 고광택을 위해 별도의 첨가제를 배합할 필요가 없는 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 포름알데히드 및 증류수를 반응기 내에 투입하는 원료투입단계, 상기 반응기 내에 수산화나트륨을 투입하여 원료의 pH를 조절하는 산성도조절단계, 상기 반응기 내에 멜라민을 투입하여 혼합물을 제조하는 혼합물제조단계, 상기 반응기를 가열하는 가열단계, 상기 가열단계를 거친 반응기에 멜라민 및 우레아를 투입하여 반응시키는 축합중합단계 및 상기 축합중합단계를 거친 혼합물에 광개시제가 함유된 첨가제를 투입하는 첨가제투입단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 원료투입단계는 35 내지 45% 농도의 포름알데히드 70 내지 75 중량부 및 증류수 20 내지 25 중량부를 30 내지 40℃의 온도를 나타내는 반응기 내에 투입하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 산성도조절단계는 상기 반응기 내에 30 내지 35% 농도의 수산화나트륨을 투입하여 원료의 pH를 8.5 내지 10으로 조절하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 혼합물제조단계는 상기 반응기 내에 멜라민 70 중량부를 투입하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 가열단계는 상기 반응기를 분당 1.5℃씩 승온시켜, 80 내지 100℃의 온도가 되도록 가열하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 축합중합단계는 상기 가열단계를 거친 반응기에 멜라민 0.5 내지 3.5 중량부 및 우레아 0.5 내지 7 중량부를 투입하고 45 내지 75분 동안 반응시킨 후, 수산화나트륨을 투입하여 혼합물의 pH를 7.5 내지 8.5로 조절하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 첨가제투입단계는 상기 축합중합단계를 거친 혼합물 100 중량부에 광개시제가 함유된 첨가제 1 내지 5 중량부를 투입하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 첨가제는 1 내지 3개의 관능기를 갖는 폴리에스터계 모노머, 아크릴계 모노머 및 폴리우레탄계 올리고머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명에 따른 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법은 불포화폴리에스테르도료, UV도료 및 LPM(Low Pressure Melamine)시트 등에 대해 우수한 목재용 도료에 우수한 부착성을 나타내는 멜라민 수지를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

또한, 화장판 표면을 샌딩, 프라이머처리, 하도도장, 중도 도장 및 중도샌딩할 필요가 없고, 별도의 첨가제를 배합하지 않고도 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

또한, 고 광택을 나타내기 위해 별도의 첨가제를 추가적으로 배합할 필요가 없는 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

또한, 단색지 외 각종 모양지로도 활용이 가능한 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법을 나타낸 순서도이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법은 포름알데히드 및 증류수를 반응기 내에 투입하는 원료투입단계(S101), 상기 반응기 내에 수산화나트륨을 투입하여 원료의 pH를 조절하는 산성도조절단계(S103), 상기 반응기 내에 멜라민을 투입하여 혼합물을 제조하는 혼합물제조단계(S105), 상기 반응기를 가열하는 가열단계(S107), 상기 가열단계(S107)를 거친 반응기에 멜라민 및 우레아를 투입하여 반응시키는 축합중합단계(S109) 및 상기 축합중합단계(S109)를 거친 혼합물에 광개시제가 함유된 첨가제를 투입하는 첨가제투입단계(S111)로 이루어진다.

상기 원료투입단계(S101)는 포름알데히드 및 증류수를 반응기 내에 투입하는 단계로, 35 내지 45% 농도의 포름알데히드 70 내지 75 중량부 및 증류수 20 내지 25 중량부를 30 내지 40℃의 온도를 나타내는 반응기 내에 투입하여 이루어진다.

상기 산성도조절단계(S103)는 반응기 내에 수산화나트륨을 투입하여 원료의 pH를 조절하는 단계로, 상기 반응기 내에 30 내지 35% 농도의 수산화나트륨을 투입하여 원료의 pH를 8.5 내지 10으로 조절한다.

이때, 원료의 pH를 8.5 내지 10으로 조절하는 이유는 상기의 축합중합단계(S109)에서, 축합중합을 진행할 때 혼합물의 pH가 8.5 미만이면 축합중합 과정에서 발생하는 수소이온에 의해 pH값이 감소하여 산성화가 진행되는데, 이러한 산성화의 진행으로 인해 알데히드의 반응속도가 급격하게 증가하여 반응의 조절이 어려워지며, pH가 10을 초과하게 되면 메틸올화(methylolation) 반응은 수월하게 진행되지만 축합중합 반응의 효율이 저하되는 문제점이 있다.

상기 혼합물제조단계(S105)는 상기 반응기 내에 멜라민을 투입하여 혼합물을 제조하는 단계로, 상기 반응기 내에 멜라민 70 중량부를 투입하여 이루어진다.

이러한 혼합물제조단계(S105)를 통해 제조된 혼합물은 축합중합을 진행하기에 가장 적합한 pH와 성분비를 나타낸다.

상기 가열단계(S107)는 상기 반응기를 가열하는 단계로, 상기 반응기를 분당 1.5℃씩 승온시켜, 80 내지 100℃의 온도가 되도록 가열하여 이루어지는데, 반응기가 30 내지 40℃의 온도를 나타낼 때, 원료를 투입하고 pH가 조절된 상태에서 분당 1.5℃씩 승온시켜야 축합중합에서 발생하는 발열반응을 제어할 수 있으며, 발열반응 온도가 제어되면 중합도가 일정하게 조절된 수지를 얻을 수 있다.

상기 축합중합단계(S109)는 상기 가열단계(S107)를 거친 반응기에 멜라민 및 우레아를 투입하여 반응시키는 단계로, 상기 가열단계(S107)를 거친 반응기에 멜라민 0.5 내지 3.5 중량부 및 우레아 0.5 내지 7 중량부를 투입하고 45 내지 75분 동안 반응시킨 후에, 수산화나트륨을 투입하여 혼합물의 pH를 7.5 내지 8.5로 조절하여 이루어진다.

이때, 축합중합공정에서의 pH가 7.5 미만이면 수지의 저장 안정성이 급격히 감소하며, pH가 8.5를 초과하는 경우에는 수지를 시트의 형태로 적용할 때, 수지의 경화시간이 증가되며, 열압 온도를 더욱 상승시켜야 하는 문제점이 있다.

상기 첨가제투입단계(S111)는 상기 축합중합단계(S109)를 거친 혼합물에 광개시제가 함유된 첨가제를 투입하는 단계로, 상기 축합중합단계(S109)를 거친 혼합물 100 중량부에 광개시제가 함유된 첨가제 1 내지 5 중량부를 투입하여 이루어지는데, 광개시제가 함유된 첨가제가 투입되면, 자외선 등과 같이 특정한 파장영역을 갖는 빛의 조사를 통해 광개시제에 의한 라디칼(Radical) 중합이 진행되어, 멜라민 수지의 부착성을 증가시키게 된다.

상기의 첨가제가 투입될 때는 축합중합단계(S109)를 거친 혼합물의 점도(cPs)를 10분 단위로 확인하면서 반응기 내에 혼합물의 점도가 40cPs로 유지되도록 한 상태에서, 반응기의 온도를 5분 안에 40℃로 급냉시켜 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 첨가제는 1 내지 3개의 관능기를 갖는 폴리에스터계 모노머, 아크릴계 모노머 및 폴리우레탄계 올리고머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 비닐아세테이트, 메타아크릴레이트 에테르 및 아크릴아마이드와 같은 단량체를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 관능기는 부탄디올디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 글리세릴트리아크릴레이트 및 디이소시아네이트 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하에서는, 본 발명에 따른 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법 및 물성을 실시예를 들어 설명한다.

<실시예 1>

35℃의 반응기 내에 38.5%의 농도를 나타내는 포름알데히드 713.5g을 증류수 248.8g과 함께 투입하고, 33%의 농도를 나타내는 수산화나트륨을 투입하여, 반응기 내에 투입된 원료의 pH를 9로 조절하고, 멜라민 700.6g을 투입한 후에 반응기의 온도를 1분에 1.5℃씩 상승시켜 99℃까지 가열하고, 수산화나트륨을 투입하여 반응기 내에 혼합물의 pH를 8.0으로 조절한 후에 반응기 내에 투입된 멜라민이 원료와 혼합되어 투명해지면 추가적으로 정량해 놓은 멜라민 18g과 우레아 20g을 투입하고, 반응기의 온도를 85℃로 낮춘 후에 60분간 유지하고, 이후 10분 단위로 점도(cPs)를 확인하면서 반응기 내에 혼합물의 점도를 40cPs로 유지한 상태에서 온도를 40℃로 5분 안에 급냉시키고, 반응기 내에 혼합물의 pH를 7.5로 조절한 후에 폴리에스터계 모노머 20g을 투입하여 교반한 후에 상온으로 냉각시켜 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지를 제조하였다.

<실시예 2>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 반응기의 온도가 99℃에 도달하였을 경우 pH 9.5로 조절하여 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지를 제조하였다.

<실시예 3>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 멜라민과 우레아를 투입한 후에 반응기의 온도를 95℃로 낮춘 후에 60분간 유지하여 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지를 제조하였다.

<실시예 4>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 폴리에스터계 모노머 35g을 투입하여 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지를 제조하였다.

<비교예 1>

35℃의 반응기 내에 38.5%의 농도를 나타내는 포름알데히드 713.5g을 증류수 248.8g과 함께 투입하고, 33%의 농도를 나타내는 수산화나트륨을 투입하여, 반응기 내에 투입된 원료의 pH를 9로 조절하고, 멜라민 700.6g을 투입한 후에 반응기의 온도를 1분에 1.5℃씩 상승시켜 99℃까지 가열하고, 수산화나트륨을 투입하여 반응기 내에 혼합물의 pH를 8.0으로 조절한 후에 반응기 내에 투입된 멜라민이 원료와 혼합되어 투명해지면 추가적으로 정량해 놓은 멜라민 18g과 우레아 20g을 투입하고,반응기의 온도를 85℃로 낮춘 후에 60분간 유지하여 멜라민 수지를 제조하였다.

전술한 실시예 1 내지 4를 통해 제조된 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 점도, pH, 고형분 함량 및 저장안정성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.

(단, 점도는 brookfield 점도계를 사용하여 25±1℃에서 측정하였으며, 고형분의 함량은 건조기에서 105±3℃에서 3시간 건조하여 측정하였으며, 저장 안정성은 25℃의 온도에서 48h 시간 동안 저장하여 백탁해지는 시점을 확인하여 나타내었다.)

위에 표 1에 나타낸 것처럼 본 발명에 의해 제조된 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지는 종래에 사용되던 멜라민 수지와 유사한 물성을 나타낸다.

저장안정성에서 미세한 차이가 발생하는 것은, 본 발명에 사용되는 첨가제가 가지고 있는 고유한 불투명성으로 인하여 발생된 것으로 시트 제조 및 열압 프레스 후 제품에는 전혀 문제가 없는 것으로 나타났다.

<실시예 5>

실시예 1 내지 4를 통해 제조된 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지에 모양지를 수지의 함침시킨 후 건조기를 이용하여 125℃의 온도조건에서 건조시켜 제조된 멜라민 수지가 도포된 모양지를 MDF(Medium Density Fiberboard), HDF(High Density Fiberboard) 및 합판 의 일면에 적층 하고 압력이 15 내지 25kgf이고 상부 온도가 180℃이고 하부온도가 180℃인 프레스로 압축하여 목질 판상재를 제조하였다.

<비교예 2>

비교예 1을 통해 제조된 멜라민 수지에 모양지를 수지의 함침시킨 후 건조기를 이용하여 125℃의 온도조건에서 건조시켜 제조된 멜라민 수지가 도포된 모양지를 MDF(Medium Density Fiberboard), HDF(High Density Fiberboard) 및 합판 의 일면에 적층 하고 압력이 15 내지 25kgf이고 상부 온도가 180℃이고 하부온도가 180℃인 프레스로 압축하여 목질 판상재를 제조하였다.

전술한 실시예 5 및 비교예 2를 통해 제조된 목질판상재의 크로스컷 테스트 (Cross cut test)를 실시하여 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.

(단, 각각 시편을 20개씩 만들어 테스트를 실시하였다.)

위에 표 2에 나타낸 것처럼 본 발명에 따른 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지를 사용한 목질판상재는 크로스컷 테스트 결과 부착성이 매우 우수한 것으로 나타났다.

S101 ; 원료투입단계
S103 ; 산성도조절단계
S105 ; 혼합물제조단계
S107 ; 가열단계
S109 ; 축합중합단계
S111 ; 첨가제투입단계

Claims

포름알데히드 및 증류수를 반응기 내에 투입하는 원료투입단계;
상기 반응기 내에 수산화나트륨을 투입하여 원료의 pH를 조절하는 산성도조절단계;
상기 반응기 내에 멜라민을 투입하여 혼합물을 제조하는 혼합물제조단계;
상기 반응기를 가열하는 가열단계;
상기 가열단계를 거친 반응기에 멜라민 및 우레아를 투입하여 반응시키는 축합중합단계; 및
상기 축합중합단계를 거친 혼합물에 광개시제가 함유된 첨가제를 투입하는 첨가제투입단계;로 이루어지며,
상기 첨가제는 1 내지 3개의 관능기를 갖는 폴리에스터계 모노머, 아크릴계 모노머 및 폴리우레탄계 올리고머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 원료투입단계는 35 내지 45% 농도의 포름알데히드 70 내지 75 중량부 및 증류수 20 내지 25 중량부를 30 내지 40℃의 온도를 나타내는 반응기 내에 투입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 산성도조절단계는 상기 반응기 내에 30 내지 35% 농도의 수산화나트륨을 투입하여 원료의 pH를 8.5 내지 10으로 조절하는 것을 특징으로 하는 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 혼합물제조단계는 상기 반응기 내에 멜라민 70 중량부를 투입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 가열단계는 상기 반응기를 분당 1.5℃씩 승온시켜, 80 내지 100℃의 온도가 되도록 가열하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 축합중합단계는 상기 가열단계를 거친 반응기에 멜라민 0.5 내지 3.5 중량부 및 우레아 0.5 내지 7 중량부를 투입하고 45 내지 75분 동안 반응시킨 후, 수산화나트륨을 투입하여 혼합물의 pH를 7.5 내지 8.5로 조절하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 첨가제투입단계는 상기 축합반응단계를 거친 혼합물 100 중량부에 광개시제가 함유된 첨가제 1 내지 5 중량부를 투입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 목재용 도료에 부착성이 우수한 멜라민 수지의 제조방법.
삭제